# 토크(Torque)의 정의로 옳은 것은?

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> subject: 기능해부학 기초

## 문제

토크(Torque)의 정의로 옳은 것은?

## 보기

1. 직선 방향의 힘
2. 회전력 또는 회전 모멘트 **✔ 정답**
3. 압축력
4. 인장력
5. 전단력

**정답: 2**

## 해설

토크는 회전축을 중심으로 물체를 회전시키는 힘으로 힘의 크기와 모멘트 팔의 곱으로 계산됩니다.

## 심화 해설

물리치료 핵심 해설
이 문제는 물리치료학의 기초가 되는 운동학(Kinesiology)에서 **힘의 유형**을 정확히 구분하는 능력을 평가해요. 물리치료사는 관절운동범위(ROM) 운동, 근력 강화 운동, 보행 분석 등을 수행할 때 인체에 적용되는 다양한 힘의 종류와 그 효과를 이해해야 하므로, 토크(Torque)의 개념을 명확히 아는 것이 중요합니다.

**핵심 개념 분석 (Key Concept)**:

토크(Torque)는 물체를 어떤 축을 중심으로 **회전**시키는 힘의 능력을 말하며, '돌림힘' 또는 '회전 모멘트(Moment of force)'라고도 불러요. 이는 작용하는 힘의 크기와 축에서 힘이 작용하는 지점까지의 수직 거리인 모멘트 팔(Moment arm)의 곱으로 계산됩니다. 인체에서는 근육이 수축하여 뼈를 당기면, 관절을 축으로 하여 뼈가 회전하는 움직임이 일어나는데, 이때 발생하는 회전력이 바로 토크예요. 예를 들어, 팔꿈치관절(Elbow joint)을 굽힘(Flexion) 할 때 위팔두갈래근(Biceps brachii)이 노뼈(Radius)를 당기는 힘과 팔꿈치 관절 축에서 근육 부착점까지의 거리가 모멘트 팔이 되어 팔꿈치를 구부리는 토크를 만듭니다.

**정답 근거 (Answer Rationale)**:

핵심! **②번 '회전력 또는 회전 모멘트'**는 토크의 정의를 가장 정확하게 나타내요. 물리치료에서는 도수근력검사(MMT)나 등속성 근력 측정 시 관절에서 발생하는 최대 토크 값을 평가하며, 이는 근력의 핵심 지표가 됩니다. 토크(τ) = 힘(F) × 모멘트 팔 거리(d)라는 공식으로 계산되며, 단위는 N·m(뉴턴미터)를 사용합니다.

**오답 분석 (Distractor Analysis)**:

혼동 주의! 나머지 보기들은 모두 물체를 변형시키거나 움직이게 하는 힘의 종류이지만, '회전'과는 관련이 없는 개념이에요.
- **① 직선 방향의 힘(Linear force)**: 물체를 직선으로 움직이게 하는 힘(예: 밀거나 당기는 힘)으로, 토크와 달리 회전 효과를 일으키지 않아요.
- **③ 압축력(Compression force)**: 물체를 눌러 짜는 힘으로, 물체를 짧게 만드는 방향으로 작용해요. 척추사이원반(Disc)이나 관절연골에 가해지는 부하가 대표적인 예입니다.
- **④ 인장력(Tensile force)**: 물체를 잡아당겨 늘리는 힘으로, 인대나 힘줄에 가해지는 부하가 여기에 해당해요.
- **⑤ 전단력(Shear force)**: 물체의 한 면을 다른 면과 평행하게 미끄러지게 하는 힘이에요. 척추의 분리증(Spondylolisthesis)이나 무릎관절(Knee joint)의 앞십자인대(ACL) 손상 기전에서 중요한 개념입니다.

**연관 개념 정리 (Related Concepts)**:

물리치료에서 토크의 개념은 특히 지렛대 원리(Lever system)와 밀접하게 연결됩니다. 인체는 뼈(지렛대), 관절(받침점), 근육(힘)으로 구성된 지레 시스템으로 움직여요. 1종, 2종, 3종 지레 분류는 힘, 받침점, 저항의 위치에 따라 결정되며, 이는 운동의 효율성과 직결되므로 꼭 함께 공부해야 합니다.

개념 정리

| 용어 | 정의 | 공식 및 단위 | 임상 예시 |
| --- | --- | --- | --- |
| 토크(Torque) | 축을 중심으로 물체를 회전시키는 힘 | 힘(N) × 거리(m) → N·m | 관절 굽힘/폄 시 발생하는 회전력, 등속성 장비에서 측정하는 최대 토크 |
| 선형력(Linear force) | 물체를 직선 방향으로 움직이게 하는 힘 | F = m × a (뉴턴, N) | 휠체어를 미는 힘, 보행 시 지면 반발력의 수평 성분 |
| 압축력(Compression) | 물체를 눌러 짧게 만드는 힘 | - | 서 있을 때 무릎 관절면에 가해지는 체중 부하 |
| 인장력(Tension) | 물체를 당겨 늘리는 힘 | - | 근육 수축 시 힘줄에 가해지는 당기는 힘 |
| 전단력(Shear) | 물체의 평행한 면을 미끄러지게 하는 힘 | - | 척추앞전위증 시 척추뼈 사이에 작용하는 힘 |

한눈에 비교!
**토크 vs 모멘트**
일반적으로 두 용어는 혼용되지만, 공학에서는 '모멘트'가 더 넓은 의미로 사용되기도 해요. 물리치료학과 국가고시에서는 **동일한 개념**으로 간주하고 '돌림힘' 또는 '회전력'으로 이해하면 됩니다.

암기 팁
토크(Torque)는 **'돌아가는 힘'**이라는 이미지로 기억하세요! 문손잡이를 돌리거나 렌치로 나사를 조이는 모습을 떠올리면, 힘과 축 사이의 거리(모멘트 팔)가 길수록 더 쉽게 돌아간다는 원리를 직관적으로 이해할 수 있어요. 인체에서는 근육의 부착 지점이 관절에서 멀수록 더 큰 토크를 낼 수 있다는 점으로 연결됩니다.

국시 빈출 포인트
토크의 단순 정의를 묻는 문제도 출제되지만, 더 자주 **지레의 종류**나 **근육의 이는곳·닿는곳**과 연계하여 '어떤 운동에서 토크가 가장 크게 발생하는가' 또는 '모멘트 팔의 변화에 따른 토크의 변화'를 묻는 응용 문제로 출제됩니다. 특히 3종 지레에서의 효율성과 토크의 관계는 핵심이에요.

기출 변형 주의!
"팔꿈치관절을 90도 굽힘한 상태에서 손목에 5kg의 무게를 달았을 때, 팔꿈치 굽힘근이 내야 하는 토크는?"과 같이 실제 계산 문제로도 변형될 수 있어요. 모멘트 팔의 길이를 곱하여 계산하는 연습을 해두세요.

## 임상 시나리오

물리치료 임상 실무 가이드
**임상 시나리오 (Clinical Scenario)**:

무릎관절전치환술(TKA)을 받은 환자가 무릎 폄(Extension) 근력 운동을 하고 있습니다. 물리치료사가 발목에 2kg의 모래주머니를 부착하고 앉은 자세에서 무릎을 완전히 펴도록 지시했어요. 환자가 "모래주머니가 너무 무거워서 다리를 들기 힘들어요."라고 호소합니다. 물리치료사는 운동 부하를 줄여야 할지, 아니면 다른 자세로 변경해야 할지 고민됩니다.

**물리치료 중재 전략 (Intervention Strategy)**:

이 상황은 토크의 원리로 쉽게 해결할 수 있어요. 앉은 자세에서 무릎을 펼 때, 모래주머니가 만드는 저항 토크는 모래주머니의 무게(힘)와 무릎 관절 축에서 발목까지의 거리(모멘트 팔)의 곱으로 결정됩니다.
- **평가 (Examination)**: 도수근력검사(MMT)를 통해 넙다리네갈래근(Quadriceps)의 근력 등급을 정확히 측정하고, 현재 적용한 저항에서 환자가 통증 없이 관절운동범위(ROM) 전체를 움직일 수 있는지 관찰합니다.
- **중재 (Intervention)**: 만약 2kg의 부하가 너무 무겁다면, 모멘트 팔을 줄이는 방법을 먼저 시도할 수 있어요. 모래주머니를 발목보다 **무릎에 더 가깝게(예: 정강이 중간)** 위치시키면 모멘트 팔이 짧아져 무릎관절이 부담해야 할 토크가 감소합니다. 이렇게 하면 무게를 바꾸지 않고도 운동 강도를 미세하게 조절할 수 있어요.
- **재평가 (Re-evaluation)**: 자세와 저항 위치 변경 후 환자가 통증 없이 정상 관절운동범위(ROM)를 수행하는지, 운동 중 보상 작용(엉덩관절 굽힘 등)은 없는지 확인합니다.

**환자 안전 및 주의사항 (Precautions)**:

점진적 과부하의 원리(Progressive overload principle)를 적용할 때, 단순히 무게만 늘리는 것이 아니라 핵심! **모멘트 팔의 길이 조절**을 통해 안전하고 효과적으로 근력을 강화할 수 있어요. 특히 수술 후 초기나 근력이 약한 노인 환자에게 유용한 방법입니다. 무릎관절에 직접적인 압박력이 가해지지 않도록 주의하고, 통증이 발생하면 즉시 운동을 중단해야 합니다.

물리치료 프로토콜
**등속성 근력 측정 시 토크 평가**
1. 환자 준비: 측정할 관절의 축과 동력계(Dynamometer)의 축을 정확히 일치시킵니다.
2. 중력 보정: 움직임 방향에 영향을 주는 사지 무게를 측정하여 보정합니다.
3. 측정: 특정 각속도(예: 60°/sec, 180°/sec)에서 관절을 움직이며 발생하는 **최대 토크(Peak Torque)**를 측정합니다.
4. 해석: 최대 토크 값을 신체 무게로 나눈 체중당 최대 토크(Peak Torque/Body Weight, %BW) 값을 계산하여 좌우측 근력 차이(결손율)를 평가합니다. 일반적으로 10~15% 이상의 결손율은 비정상으로 간주합니다.

선배 물리치료사의 한마디
"토크는 운동학의 기본 중의 기본이에요. 처음에는 조금 추상적으로 느껴질 수 있지만, 임상에서 만나는 모든 근력 강화 운동은 결국 이 토크를 얼마나 효율적으로 만들어내고 조절하느냐의 문제예요. 팔의 길이, 다리의 길이, 근육이 붙는 위치에 따라 같은 무게라도 환자가 느끼는 부담이 완전히 다르다는 걸 이해하면, 그때부터 진정한 '맞춤 치료'가 가능해져요. 힘내세요, 예비 물리치료사님!"

## 핵심 개념

- **토크** — 물체를 어떤 축을 중심으로 회전시키는 힘의 능력으로, 힘의 크기와 모멘트 팔의 곱으로 계산되며 단위는 N·m입니다. 인체에서는 근육이 관절을 중심으로 뼈를 회전시키는 힘을 의미합니다.
- **모멘트 팔(Moment arm)** — 회전의 중심축에서 힘이 작용하는 작용선까지의 수직 거리를 말합니다. 이 거리가 길수록 같은 힘으로 더 큰 토크를 발생시킬 수 있습니다.
- **압축력(Compression force)** — 물체를 양쪽에서 눌러 짧아지게 하는 방향으로 작용하는 힘입니다. 보행 시 무릎 관절에 체중이 실리는 것이 대표적인 예입니다.
- **인장력(Tensile force)** — 물체를 양쪽에서 잡아당겨 길어지게 하는 방향으로 작용하는 힘입니다. 근육이 수축하여 힘줄을 당기는 것이 대표적인 예입니다.
- **전단력(Shear force)** — 물체의 한 면이 다른 면과 평행하게 미끄러지도록 작용하는 힘입니다. 허리를 숙일 때 척추사이원반에 가해지는 부하에서 중요한 개념입니다.

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